제어 시스템

작성자

익명

작성일

2025.09.06

조회수

버전

제어 시스템 전기차 BMS 모터 제어 ISO 26262

제어 시스템

개요

전기차(Electric Vehicle, EV)의 제어 시스템(Control System)은 차량의 전반적인 동작을 관리하고 최적화하는 핵심 기술 요소입니다. 내연기관 차량과 달리 전기차는기 모터, 배터리, 전력자 장치, 회생 제동 시스템 등 전기적 요소들이 복잡하게 연결되어 있어, 정밀한 제어가 필수적입니다. 제어 시스템은 운전자의 입력(가속, 제동 등)을 실시간으로 처리하고, 배터리 효율, 주행 성능, 안전성, 주행 거리 등을 극대화하는 역할을 수행합니다.

전기차의 제어 시스템은 하드웨어와 소프트웨어가 긴밀하게 결합된 전자제어장치(ECU, Electronic Control Unit)를 중심으로 작동하며, 주로 모터 제어, 배터리 관리, 주행 제어, 충전 관리, 안전 제어 등 여러 하위 시스템으로 구성됩니다.

주요 구성 요소

1. 모터 제어 시스템 (Motor Control System)

모터 제어 시스템은 전기 모터의 회전 속도, 토크, 방향 등을 정밀하게 조절하는 역할을 합니다. 이 시스템은 주로 모터 제어 유닛(MCU, Motor Control Unit)에 의해 구현됩니다.

제어 방식: 벡터 제어(Vector Control) 또는 필드 지향 제어(FOC, Field-Oriented Control) 기술을 사용하여 모터의 전류와 자기장을 분리 제어함으로써 고효율과 높은 응답성을 확보합니다.
입력 신호: 가속 페달 위치, 기어 상태, 주행 모드(예: 스포츠, 에코) 등.
출력 조절: 인버터를 통해 모터에 공급되는 전류의 주파수와 위상을 조절하여 원하는 출력을 생성합니다.

// 간단한 모터 제어 알고리즘 예시 (의사 코드)
if (accelerator_pedal > 50%) {
    target_torque = max_torque * 0.8;
} else {
    target_torque = max_torque * (accelerator_pedal / 100);
}
apply_FOC_control(target_torque);

2. 배터리 관리 시스템 (BMS, Battery Management System)

BMS는 전기차의 배터리 팩을 안전하고 효율적으로 운영하는 핵심 시스템입니다.

주요 기능:
각 셀의 전압, 전류, 온도 모니터링
셀 밸런싱(Cell Balancing)을 통한 수명 연장
충전/방전 상태(SOC, State of Charge) 추정
고온/저온 보호, 과충전/과방전 방지
고장 진단 및 경고

BMS는 배터리의 건전성(SOH, State of Health)을 지속적으로 평가하며, 제어 시스템 전체에 배터리 상태 정보를 제공합니다.

3. 주행 제어 시스템 (Vehicle Control System)

이 시스템은 운전자의 입력과 차량 상태를 종합해 전체 주행 동작을 조정합니다.

주요 기능:
가속, 제동, 조향 입력의 통합 처리
회생 제동 제어: 제동 시 모터를 발전기로 전환하여 에너지를 회수
주행 모드 전환 (예: 일반, 에코, 스포츠)
차량 동역학 제어 (예: ESP, TCS와 연동)

회생 제동은 전기차의 에너지 효율을 높이는 핵심 기술로, 제어 시스템이 기계적 제동과 전기적 제동을 조화롭게 분배합니다.

4. 충전 제어 시스템 (Charging Control System)

충전 과정에서 전력의 흐름을 제어하고, 배터리의 안전한 충전을 보장합니다.

AC/DC 충전 관리: 외부 충전기 유형에 따라 충전 전류 및 전압 조절
충전 프로토콜 지원: CCS, CHAdeMO, GB/T 등 표준 프로토콜과의 호환성
온도 기반 충전 제어: 배터리 온도가 높거나 낮을 경우 충전 속도를 자동 조절